《動態(tài)應變的測量》課件

動態(tài)應變的測量課程目標1了解動態(tài)應變的概念深入理解動態(tài)應變的定義、分類和特點。2掌握動態(tài)應變測量的基本原理學習應力波傳播理論和電阻應變片的應用。3熟悉動態(tài)應變的測量方法了解常用的動態(tài)應變測量技術和數(shù)據(jù)處理方法。4掌握動態(tài)應變校準的意義和方法理解動態(tài)應變校準的重要性，并掌握校準方法。什么是應變應變是指物體在外力作用下發(fā)生的形變，它是物體在受力后尺寸的變化量與原尺寸之比。當物體受到外力作用時，其內部的分子會發(fā)生相對位移，從而導致物體的尺寸發(fā)生變化。應變的大小通常用應變計來測量，它是衡量材料變形程度的重要指標。應變的定義和單位定義應變是指物體在受力變形后，其尺寸變化量與原尺寸之比，反映了材料的形變程度。單位應變是無量綱量，通常用百分比(%)或微應變(με)表示。應變的分類靜態(tài)應變時間上緩慢變化或幾乎不變化的應變。動態(tài)應變隨時間快速變化的應變，通常以振動或沖擊的形式出現(xiàn)。靜態(tài)應變的測量1應變計測量應變2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集應變數(shù)據(jù)3軟件分析分析應變數(shù)據(jù)動態(tài)應變的特點快速變化動態(tài)應變通常以較高的頻率和較短的持續(xù)時間發(fā)生，使其難以測量。復雜環(huán)境動態(tài)應變可能發(fā)生在復雜的力學環(huán)境中，需要考慮多種因素，例如溫度、濕度和振動。瞬態(tài)性動態(tài)應變往往是瞬態(tài)的，即持續(xù)時間短暫，無法通過傳統(tǒng)方法進行測量。動態(tài)應變的應用場景動態(tài)應變測量廣泛應用于各種工程領域，例如：汽車碰撞安全測試航空航天器結構強度分析機械設備振動疲勞測試土木工程結構抗震性能評估生物力學研究動態(tài)應變測量的基本原理1應變片應變片是一種電阻式傳感器，其電阻值會隨著應變發(fā)生變化。2惠斯通電橋惠斯通電橋是一種用來測量電阻變化的電路，可以通過測量電橋的輸出電壓來確定應變片上的應變。3信號放大器由于應變片產生的信號很微弱，需要使用信號放大器來將其放大到可測量的范圍。4數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于記錄并存儲放大后的信號，以便進行后續(xù)分析。動態(tài)應變的測量方法電阻應變片法利用電阻應變片測量材料的應變，通過惠斯通電橋測量電阻變化來計算應變值。光纖應變計法通過光纖傳感技術測量應變，利用光信號的變化來反映應變的變化。數(shù)字圖像相關法利用數(shù)字圖像處理技術測量應變，通過圖像特征點的位移變化來計算應變值。應力波傳播理論應力波的產生當物體受到突然的沖擊或振動時，會在物體內部產生應力波。應力波的傳播應力波在物體內部以一定的速率傳播，其速度取決于物體的材料特性和溫度。應力波的衰減應力波在傳播過程中會逐漸衰減，最終消失。電阻應變片的工作原理電阻變化當應變片受到外力作用時，其金屬絲的長度和橫截面積會發(fā)生變化，從而導致電阻發(fā)生變化。應變測量應變片電阻的變化與所測量的應變成正比，通過測量電阻變化可以計算出應變的大小?；菟雇姌蛲ǔ２捎没菟雇姌螂娐穪頊y量應變片的電阻變化，提高測量精度。電阻應變片的安裝與連接1清潔表面在安裝電阻應變片之前，需要徹底清潔被測物體的表面，以確保應變片能夠牢固地粘貼在表面上。2粘貼應變片使用專用膠粘劑將應變片粘貼到被測物體表面，并用手指輕輕按壓，確保應變片與被測物體表面緊密貼合。3連接引線將應變片的引線連接到應變儀的測量橋路，并用電阻應變片連接器進行連接，確保連接可靠。4校準測量系統(tǒng)在進行實際測量之前，需要對應變儀進行校準，確保測量結果的準確性。動態(tài)應變的采集與處理1信號采集通過傳感器將動態(tài)應變信號轉換為電信號，并使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行記錄。2數(shù)據(jù)預處理對采集到的數(shù)據(jù)進行濾波、降噪、校準等處理，去除干擾信息，提高數(shù)據(jù)質量。3數(shù)據(jù)分析利用信號處理技術對數(shù)據(jù)進行分析，提取應變時程、頻率特性等信息，并進行可視化展示。頻率響應特性分析頻率范圍傳感器能夠感知和響應的頻率范圍截止頻率傳感器靈敏度下降到其最大值的70.7%的頻率相位滯后傳感器輸出信號相對于輸入信號的延遲共振頻率傳感器響應達到最大值的頻率脈沖響應特性分析1測試用一個短時間內的脈沖信號激勵系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)輸出的響應。2頻率脈沖響應反映了系統(tǒng)對不同頻率的信號的響應特性。3時間脈沖響應可以用來分析系統(tǒng)的動態(tài)特性，例如系統(tǒng)的振蕩頻率和衰減時間。動態(tài)應變校準的意義確保測量準確性校準可確保動態(tài)應變測量系統(tǒng)準確可靠，為科學研究和工程應用提供可信數(shù)據(jù)。提高測量結果的可比性校準通過建立統(tǒng)一的標準，使不同設備和人員的測量結果具有可比性，避免因測量誤差導致的偏差。增強實驗的可重復性校準可確保實驗結果的可重復性，使研究人員能夠重復實驗并獲得一致的結果，為科學研究提供可靠的依據(jù)。動態(tài)應變校準的方法靜態(tài)校準靜態(tài)校準是在恒定載荷下進行的，通過比較應變片測得的應變值與已知應變值來確定校準系數(shù)。動態(tài)校準動態(tài)校準是在動態(tài)載荷作用下進行的，通過比較應變片測得的應變值與已知應變值來確定校準系數(shù)。動態(tài)應變校準系統(tǒng)組成信號發(fā)生器產生已知頻率和幅值的應變信號。應變傳感器將機械應變轉化為電信號。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集和處理傳感器輸出的信號。動態(tài)應變校準實施步驟1準備工作選擇合適的校準設備、傳感器和測試信號2校準過程根據(jù)校準方法進行校準操作3數(shù)據(jù)分析分析校準數(shù)據(jù)并確定校準結果4記錄與存檔記錄校準結果并妥善保存動態(tài)應變校準結果的評判1誤差分析分析校準結果的誤差，并確定其是否在允許的范圍內。2精度評估評估校準后的精度，確保測量結果的可靠性。3校準報告生成詳細的校準報告，記錄校準過程和結果。動態(tài)應變測量的誤差分析傳感器誤差應變片靈敏度、溫度影響、非線性誤差等。安裝誤差應變片粘貼不牢固、角度偏差、應力集中等。信號處理誤差放大器噪聲、濾波器特性、數(shù)據(jù)采集精度等。環(huán)境影響溫度、濕度、振動等環(huán)境因素對測量結果的影響。動態(tài)應變測量的應用實例動態(tài)應變測量在各個領域都有廣泛的應用，如：汽車事故仿真分析航天發(fā)射過程分析機械沖擊試驗分析地震動響應分析振動疲勞試驗分析汽車事故仿真分析動態(tài)應變測量在汽車事故仿真分析中發(fā)揮著重要作用。通過測量車輛在碰撞過程中的應變變化，可以重建事故過程，評估車輛結構的安全性，并為車輛安全設計提供數(shù)據(jù)支持。航天發(fā)射過程分析動態(tài)應變測量在航天發(fā)射過程中發(fā)揮著重要作用，可以監(jiān)測火箭結構的應力變化，確保發(fā)射過程的安全可靠性。通過實時監(jiān)測應變數(shù)據(jù)，可以及時發(fā)現(xiàn)結構異常，避免事故發(fā)生，并為發(fā)射過程的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。機械沖擊試驗分析沖擊試驗臺模擬現(xiàn)實沖擊環(huán)境，例如爆炸、地震或碰撞。應變數(shù)據(jù)采集記錄機械沖擊引起的應變變化，了解材料的沖擊響應特性。數(shù)據(jù)分析分析沖擊應變數(shù)據(jù)，評估材料的沖擊強度和抗沖擊性能。地震動響應分析地震動響應分析是動態(tài)應變測量的典型應用之一。通過在建筑物或結構上安裝應變片，可以監(jiān)測地震發(fā)生時的應變變化，并以此來評估結構的抗震性能。動態(tài)應變測量可以幫助工程師了解結構在地震中的動態(tài)行為，例如結構的振動頻率、振幅和應力分布等，這些信息對于改進結構的設計和提高結構的抗震能力至關重要。振動疲勞試驗分析試驗目標模擬現(xiàn)實環(huán)境中的振動載荷，評估材料或結構在振動條件下的疲勞壽命和可靠性。數(shù)據(jù)分析通過采集振動響應數(shù)據(jù)，分析材料的疲勞損傷程度，并預測其失效時間?？偨Y1動態(tài)應變測量一種重要的